用单片机实现LIN结点

1.1 引言  

LIN 是低成本网络中的汽车通讯协议标准，LIN（Local Interconnect Network）是低成本的汽车网络，它是现有多种汽车网络在功能上的补充由于能够提高质量、降低成本，LIN 将是在汽车中使用汽车分级网络的启动因素。LIN 的标准化将简化多种现存的多点解决方案且将降低在汽车电子领域中的开发生产服务和后勤成本。  

LIN 标准包括传输协议规范、传输媒体规范、开发工具接口规范和用于软件编程的接口LIN在硬件和软件上保证了网络节点的互操作性并有可预测EMC的功能。  

1.2 芯片简介  

SPMC75系列MCU是凌阳科技公司设计开发的高性能16位通用MCU，具有很强的抗干扰性能、丰富易用的资源以及优良的结构，特别是增强的定时计数器和PWM输出功能。SPMC75系列MCU使用凌阳u'nSP内核，u'nSP内核是一种高效的16位CISC内核。支持乘法、乘法累加、32/16位除法、FIR等高性能运算；支持两种中断模式。可以方便的产生SPWM波、空间向量PWM（SVPWM）等各种电机驱动波形。  

除了拥有高性能的CPU外，SPMC75系列MCU还集成了多种功能模块：多功能I/O口、同步和异步串行口、高性能ADC、普通的定时计数器、多功能的捕获比较模块、BLDC电机驱动专用位置侦测接口、两相增量编码器接口、能产生各种电机驱动波形的PWM发生器等。同时，SPMC75系列单片机内部集成了32K Words的Flash和2K Words的SRAM。利用这些硬设支持，SPMC75系列单片机可以完成诸如家用电变频驱动、标准的工业变频驱动器、多环的伺服驱动系统等复杂应用。  

TJA1020（Philips）是LIN 主/从协议控制器和LIN（Local Interconnect Network）物理总线之间的接口，主要用作为车辆中的副网络。使用的波特率可从2.4 到20Kbits/s。TJA1020支持普通斜率和低斜率两种工作模式，并可在普通斜率模式以及低斜率模式间进行切换。TJA1020还支持睡眠模式，以减小系统功耗。  

1.3 LIN总线简介  

LIN（Local Interconnect Network） Bus是一种串行通讯总线，它有效地支持汽车应用中分布式机械电子节点的控制。它的使用范围是带单主机节点和一组从机节点的多点总线，其系统结构如图 1-1所示。LIN Bus系统主要特性有：  

■单主机多从机组织（即没有总线仲裁），配置灵活；
■基于普通UART/SCI 接口的低成本硬件实现低成本软件协议；
■带时间同步的多点广播接收，从机节点无需石英或陶瓷谐振器，可以实现自同步；
■保证信号传输的延迟时间。可选的报文帧长度：2、4 和8 字节；
■数据校验和的安全性和错误检测，自动检测网络中的故障节点；
■使用最小成本的半导体组件（小型贴片，单芯片系统）。
■速度高达20kbit/s；   


  
图 1-1 LIN Bus系统结构  

1.4 LIN协议在SPMC75F2313A上的实现  

LIN Bus是一种简单的单总线系统，其软件协议栈比较简单。一个LIN网络中有一个主机节点和一个以上的从机节点组成，所有的节点都包括有从机服务程序来发送和接收数据，仅有一个节点包含有主机服务程序。主机程序主要用于发送同步间隔、同步场和ID场（也可以是命令），用于控制和协调各个节点的有序无紊的通讯。  

1.4.1 LIN信息传输

LIN信息是以报文的形式传送的。报文传输是由报文帧的格式形成和控制的。报文帧由主机任务向从机任务传送同步和标识符信息，并将一个从机任务的信息传送到所有其它从机任务。主机任务位于主机节点内部，它负责报文的进度表、发送报文头（HEADER）。从机任务位于所有的（即主机和从机）节点中，其中一个（主机节点或从机节点）发送报文的响应（RESPONSE）。  

一个报文帧如图 1-2所示，是由一个主机节点发送的报文头和一个主机或从机节点发送的响应组成。报文帧的报文头包括一个同步间隔场（SYNCH BREAK FIELD）、一个同步场（SYNCH FIELD）和一个标识符场。报文帧的响应（RESPONSE）则由3 个到9 个字节场组成：2、4 或8 字节的数据场（DATA FIELD）和一个校验和场（CHECKSUM FIELD）。字节场由字节间空间分隔，报文帧的报文头和响应是由一个帧内响应空间分隔。最小的字节间空间和帧内响应空间是0，这些空间的最大长度由报文帧的最大长度TFRAME_MAX。  


  
图 1-2 LIN 报文帧  

1.4.2 LIN信息传输过程  

LIN从机向主机传输数据示如图 1-3所示，整个过程在主机的协调下进行。  


  
图 1-3 从机向主机传输数据  

LIN主机向两个或两个以上的从机发送数据如图 1-4所示，整个过程在主机的协调下进行。  


  
图 1-4 主机向两个或两个以上的从机发送数据  

从机和从机之间传输数据如图 1-5所示，整个过程在主机的协调下进行。  


  
图 1-5 从机和从机之间传输数据